KR20130143563A - A method for projecting an image - Google Patents
A method for projecting an image Download PDFInfo
- Publication number
- KR20130143563A KR20130143563A KR1020137008346A KR20137008346A KR20130143563A KR 20130143563 A KR20130143563 A KR 20130143563A KR 1020137008346 A KR1020137008346 A KR 1020137008346A KR 20137008346 A KR20137008346 A KR 20137008346A KR 20130143563 A KR20130143563 A KR 20130143563A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- reflective surface
- oscillation
- mirror
- drive signal
- image
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/101—Scanning systems with both horizontal and vertical deflecting means, e.g. raster or XY scanners
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
- G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
- G02B26/0841—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting element being moved or deformed by electrostatic means
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
- G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
- G02B26/085—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting means being moved or deformed by electromagnetic means
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
- G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
- G02B26/0858—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting means being moved or deformed by piezoelectric means
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
- G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
- G02B26/0866—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting means being moved or deformed by thermal means
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/12—Picture reproducers
- H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
- H04N9/3102—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators
Abstract
본 발명에 따르면, 이미지를 투영하는 방법이 제공되며, 이 방법은 이미지를 표시하기 위해 디스플레이 표면 상에 투영될 수 있도록 구성되는 광 신호를 제공하는 단계; 및 제 1 구동 신호를 제 1 반사 표면에 인가함으로써 제 1 반사 표면과 동작가능하게 협력하는 액츄에이터를 사용하여 디스플레이 표면에 걸쳐서 광 신호를 주사하기 위해 제 1 반사 표면을 발진하는 단계를 포함하며, 제 1 구동 신호의 상승 시간 또는 하강 시간은 제 1 반사 표면의 발진의 공진 주파수에 반비례한다. According to the present invention, a method of projecting an image is provided, the method comprising: providing an optical signal configured to be projected on a display surface for displaying an image; And oscillating the first reflective surface to scan an optical signal across the display surface using an actuator operatively cooperating with the first reflective surface by applying the first drive signal to the first reflective surface; The rise time or fall time of one drive signal is inversely proportional to the resonant frequency of oscillation of the first reflective surface.
Description
본 발명은 디스플레이 표면(display surface)상에 이미지를 투영하는 방법에 관한 것으로서, 특히 디스플레이 표면에 걸쳐서 투영된 광을 주사하기 위해 하나 이상의 미러들을 발진시키는 것을 수반하는 디스플레이 표면 상에 이미지를 투영하는 방법에 관한 것이지만, 오직 이것에만 국한되는 것은 아니며, 하나 이상의 미러의 발진 구동 신호 형상은 디스플레이 표면 상에 가시적인 이미지의 품질을 개선하기 위해 최적화된다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method of projecting an image onto a display surface, and in particular to a method of projecting an image onto a display surface involving oscillating one or more mirrors to scan light projected over the display surface. Although not limited thereto, the oscillating drive signal shape of one or more mirrors is optimized to improve the quality of the image visible on the display surface.
MEMS 마이크로미러(micro-mirror) 디바이스는 광 MEMS(Micro-Electrical-Mechanical-System)를 포함하는 디바이스이다. 광 MEMS는 시간에 따라 광을 이동 및 편향시키도록 적응된 원통형, 직사각형 또는 정사각형 마이크로미러를 포함할 수 있다. 마이크로미러는 통상 토션 아암들(torsion arms)에 의해 고정 부분에 연결되고 1축 또는 2축을 따라 틸트(tilt)되고 발진될 수 있다. 상이한 구동 원리들은 정전, 열, 전자기 또는 압전을 포함하여 사용될 수 있다. MEMS 마이크로미러 디바이스들은 이들의 마이크로미러들의 면적이 약 수 mm2인 공지되어 있다. 이 경우에, 패키징을 포함하는 MEMS 디바이스의 치수들은 약 10mm2이다. 이 디바이스는 통상 실리콘으로 제조되고, 추진하는 구동 전자 장치를 포함할 수 있는 패키지에 인캡슐레이션(encapsulation)될 수 있다. 예를 들어 렌즈들, 빔 결합기, 쿼터 웨이브 플레이트(quarter-wave plate)들, 빔 스플리터 및 레이저 칩들과 같은 각종 광 부품들은 예를 들어 투영 시스템과 같은 완성 시스템을 구축하기 위해 패키지된 MEMS와 함께 조립된다.MEMS micro-mirror devices are devices that include optical MEMS (Micro-Electrical-Mechanical-System). The light MEMS can include cylindrical, rectangular or square micromirrors adapted to move and deflect light over time. The micromirror is typically connected to the stationary portion by torsion arms and can be tilted and oscillated along one or two axes. Different driving principles can be used including electrostatic, thermal, electromagnetic or piezoelectric. MEMS micromirror devices are known in which the area of their micromirrors is about several mm 2 . In this case, the dimensions of the MEMS device including the packaging are about 10 mm 2 . The device is typically made of silicon and can be encapsulated in a package that can contain the driving electronics that drive. Various optical components such as lenses, beam combiners, quarter-wave plates, beam splitters and laser chips, for example, are assembled together with the MEMS packaged to build a complete system such as a projection system. do.
MEMS 마이크로미러 디바이스들의 전형적인 애플리케이션은 투영 시스템들을 위한 것이다. 투영 시스템에서, 2-D 이미지 또는 비디오는 디스플레이 표면 상에 표시될 수 있으며; 2-D 이미지 또는 비디오의 각 픽셀은 변조된 적색, 녹색 및 청색 레이저 광원들을 예를 들어 빔 결합기에 의해 결합함으로써 생성된다. 변조된 적색, 녹색 및 청색 레이저로부터의 조합된 광은 광 빔(a beam of light)으로서 빔 결합기로부터 방출된다. 빔 결합기로부터 방출되는 광 빔은 펄스들을 포함하고, 각 펄스는 2-D 이미지 또는 비디오의 픽셀에 해당할 것이다. MEMS 마이크로미러 디바이스는 2-D 이미지, 또는 비디오가 픽셀 바이 픽셀(pixel-by-pixel)로 디스플레이 표면 상에 표시되도록 광 빔을 디스플레이 표면에 지향시키고 디스플레이 표면에 걸쳐서 지그재그(zig-zag) 또는 리사쥬(lissajou) 패턴으로 광 빔을 주사하기 위해 발진된다. MEMS 마이크로미러 디바이스 내의 마이크로미러는 2-D 이미지 또는 비디오의 각 픽셀이 연속적으로 재생되도록 광을 좌측으로부터 우측으로 그리고 상단으로부터 하단으로 연속적으로 주사할 것이다. 발진 마이크로미러의 속도는 완전한 2-D 이미지 또는 비디오가 디스플레이 표면 상에서 보여지도록 하는 것이다.Typical applications of MEMS micromirror devices are for projection systems. In a projection system, a 2-D image or video can be displayed on the display surface; Each pixel of the 2-D image or video is produced by combining modulated red, green and blue laser light sources, for example by a beam combiner. The combined light from the modulated red, green and blue lasers is emitted from the beam combiner as a beam of light. The light beam emitted from the beam combiner includes pulses, each pulse corresponding to a pixel of a 2-D image or video. MEMS micromirror devices direct a beam of light onto the display surface so that 2-D images, or video, are displayed pixel-by-pixel on the display surface, and then zig-zag or recurse across the display surface. It is oscillated to scan the light beam in a lissajou pattern. The micromirror in the MEMS micromirror device will scan light continuously from left to right and from top to bottom so that each pixel of the 2-D image or video is reproduced continuously. The speed of the oscillating micromirror is such that a complete 2-D image or video is shown on the display surface.
전형적으로, MEMS 마이크로미러 디바이스의 마이크로미러는 1축을 따라 발진될 수 있다. 그러므로, 디스플레이 표면 상에 2-D 이미지를 표시하기 위해, 투영 시스템은 2개의 MEMS 마이크로미러 디바이스들을 요구할 것이고; 제 1 MEMS 마이크로미러 디바이스는 광을 수평을 따라 주사하기 위해 요구되고, 제 2 MEMS 마이크로미러 디바이스는 광을 수직을 따라 주사하기 위해 요구된다. 제 1 및 제 2 MEMS 마이크로미러 디바이스들은 그들의 각 마이크로미러들의 발진축들이 직교하도록 정확히 배치될 수 있다.Typically, the micromirror of the MEMS micromirror device may oscillate along one axis. Therefore, to display a 2-D image on the display surface, the projection system will require two MEMS micromirror devices; The first MEMS micromirror device is required to scan light along the horizontal, and the second MEMS micromirror device is required to scan light along the vertical. The first and second MEMS micromirror devices can be accurately arranged such that the oscillation axes of their respective micromirrors are orthogonal.
동작 동안, 제 1 MEMS 마이크로미러 디바이스의 마이크로미러는 빔 결합기로부터 광을 수신하고 광을 제 2 MEMS 마이크로미러 디바이스의 마이크로미러에 편향시킨다. 제 2 MEMS 마이크로미러 디바이스의 마이크로미러는 광을 픽셀로서 나타나는 디스플레이 표면에 차례로 편향시킬 것이다. 제 1 MEMS 마이크로미러 디바이스의 마이크로미러는 광을 수평을 따라 주사하기 위해 발진됨으로써 픽셀 바이 픽셀로 디스플레이 표면 상에 픽셀들의 제 1 행을 표시한다. 픽셀들의 제 1 행이 디스플레이 표면 상에 투영되었을 때, 제 2 MEMS 마이크로미러 디바이스의 마이크로미러는 제 1 MEMS 마이크로미러 디바이스의 마이크로미러로부터 수신되는 광이 픽셀들이 표시되는 다음 행을 향해서 지향되도록 그것의 발진 축에 대하여 이동할 것이다. 그 다음, 제 1 MEMS 마이크로미러 디바이스의 마이크로미러는 광을 수평을 따라 주사하여 픽셀들의 다음 행을 표시하기 위해 발진될 것이다. 프로세스는 완전한 이미지가 디스플레이 표면 상에 보여지도록 연속적이다. 전형적으로, 제 2 MEMS 마이크로미러 디바이스 내의 마이크로미러의 발진의 속도는 제 1 MEMS 마이크로미러 디바이스 내의 마이크로미러의 발진의 속도보다 훨씬 더 느릴 것이다. 따라서, 제 2 MEMS 마이크로미러 디바이스 내의 마이크로미러(즉 광을 수직을 따라 주사할 책임이 있는 마이크로미러)는 종종 '저속 미러(slow mirror)'로 지칭되고, 제 1 MEMS 마이크로미러 디바이스 내의 마이크로미러(즉 광을 수평을 따라 주사할 책임이 있는 마이크로미러)는 종종 '고속 미러(fast mirror)'로 지칭된다.During operation, the micromirror of the first MEMS micromirror device receives light from the beam combiner and deflects the light to the micromirror of the second MEMS micromirror device. The micromirror of the second MEMS micromirror device will in turn deflect light onto the display surface, which appears as a pixel. The micromirror of the first MEMS micromirror device oscillates to scan light along a horizontal line to display a first row of pixels on the display surface pixel by pixel. When the first row of pixels has been projected onto the display surface, the micromirror of the second MEMS micromirror device is adapted such that light received from the micromirror of the first MEMS micromirror device is directed towards the next row where the pixels are displayed. Will move about the oscillation axis. The micromirror of the first MEMS micromirror device will then be oscillated to scan the light along the horizontal to mark the next row of pixels. The process is continuous so that a complete image is shown on the display surface. Typically, the rate of oscillation of the micromirror in the second MEMS micromirror device will be much slower than the rate of oscillation of the micromirror in the first MEMS micromirror device. Thus, the micromirror in the second MEMS micromirror device (ie the micromirror responsible for scanning light vertically) is often referred to as a 'slow mirror' and the micromirror in the first MEMS micromirror device ( The micromirror responsible for scanning light along the horizontal plane is often referred to as a 'fast mirror'.
동일한 MEMS 마이크로미러 디바이스 내에 고속 및 저속 마이크로미러를 제공하는 것이 또한 공지되어 있다. 유리하게, 그러한 MEMS 마이크로미러 디바이스들의 경우에, 마이크로미러들은 그들의 발진 축들이 직교하도록 MEMS 마이크로미러 디바이스 내에 제조 단계 동안 미리 배열된다. 추가 장점은 디스플레이 표면 상에 2-D 이미지를 표시하기 위해 투영 시스템이 단지 하나의 그러한 MEMS 마이크로미러 디바이스를 요구한다는 것이다.It is also known to provide high speed and low speed micromirrors in the same MEMS micromirror device. Advantageously, in the case of such MEMS micromirror devices, the micromirrors are prearranged during the manufacturing step in the MEMS micromirror device such that their oscillating axes are orthogonal. A further advantage is that the projection system only requires one such MEMS micromirror device to display the 2-D image on the display surface.
다른 MEMS 마이크로미러 디바이스들은 2개의 직교 발진 축을 따라 발진할 수 있는 단일 2-D 마이크로미러를 포함한다. 동작 동안, 단일 2-D 마이크로미러는 빔 결합기로부터 변조된 광을 수신하고 광을 픽셀로서 나타나는 디스플레이 표면에 편향시킨다. 단일 2-D 마이크로미러는 광을 수평을 따라 주사하기 위해 제 1 발진 축을 따라 발진됨으로써 디스플레이 표면 상에 픽셀들의 제 1 행을 표시할 것이다. 픽셀들의 제 1 행이 디스플레이 표면 상에 투영되었을 때, 단일 2-D 마이크로미러는 픽셀들이 표시되는 다음 행을 향해서 빔 결합기로부터 수신되는 광이 지향되도록 제 2 발진 축에 대하여(제 1 발진 축과 직교함) 발진된다. 단일 2-D 마이크로미러는 광을 빔 결합기로부터 수평을 따라 주사하기 위해 제 1 발진 축을 따라 발진함으로써 디스플레이 표면 상에 픽셀들의 다음 행을 표시할 것이다. 프로세스는 완전한 이미지가 디스플레이 표면 상에 보여지도록 연속적이다. 2-D 마이크로미러는 제 1 및 제 2 발진 축 둘 다에 대하여 동시에 발진되는 것이 또한 가능하다. 2개의 직교 발진 축을 따라 발진할 수 있는 단일 2-D 마이크로미러를 사용하는 장점은 디스플레이 표면 상에 2-D 이미지를 표시하기 위해 단일 마이크로미러만이 요구된다는 것이다. 전형적으로, 제 1 발진 축에 대한 단일 2-D 마이크로미러의 발진의 속도는 제 2 발진 축에 대한 단일 2-D 마이크로미러의 발진의 속도보다 훨씬 더 크며; 따라서, 제 1 발진 축(즉 단일 2-D 마이크로미러가 광을 수평을 따라 주사하기 위해 발진되는 축)은 "고속 축(fast axis)"으로서 공지되어 있고, 제 2 발진 축(즉 단일 2-D 마이크로미러가 광을 수직을 따라 주사하기 위해 발진되는 축)은 "저속 축(slow axis)"으로 공지되어 있다.Other MEMS micromirror devices include a single 2-D micromirror that can oscillate along two orthogonal oscillation axes. During operation, a single 2-D micromirror receives modulated light from the beam combiner and deflects the light onto the display surface, which appears as a pixel. A single 2-D micromirror will oscillate along the first oscillation axis to scan light horizontally, thereby displaying a first row of pixels on the display surface. When the first row of pixels has been projected onto the display surface, a single 2-D micromirror is directed against the second oscillation axis such that the light received from the beam combiner is directed towards the next row where the pixels are displayed (with the first oscillation axis and Orthogonal) oscillates. A single 2-D micromirror will display the next row of pixels on the display surface by oscillating along the first oscillation axis to scan light horizontally from the beam combiner. The process is continuous so that a complete image is shown on the display surface. It is also possible for the 2-D micromirror to oscillate simultaneously for both the first and second oscillation axes. The advantage of using a single 2-D micromirror that can oscillate along two orthogonal oscillation axes is that only a single micromirror is required to display a 2-D image on the display surface. Typically, the rate of oscillation of a single 2-D micromirror with respect to the first oscillation axis is much greater than the rate of oscillation of a single 2-D micromirror with respect to the second oscillation axis; Thus, the first oscillation axis (ie the axis from which a single 2-D micromirror oscillates to scan light along the horizontal) is known as the "fast axis" and the second oscillation axis (ie single 2-) The axis through which the D micromirror oscillates to scan light along a vertical line is known as the "slow axis".
각 발진 축들에 대한 마이크로미러들의 발진의 속도는 디스플레이 표면 상에 보여지는 투영된 이미지의 품질에 크게 영향을 준다. 예를 들어, 고속 미러가 그의 발진 축에 대하여 너무 빠르게 발진되면, 이 때 디스플레이 표면 상의 연속적인 픽셀들 사이의 간격은 너무 커질 것이고 투영된 이미지는 디스플레이 표면 상에 흐리게 나타날 것이다. 반대로, 고속 미러가 그의 발진 축에 대하여 너무 느리게 발진되면, 이 때 연속적인 픽셀들의 중첩이 디스플레이 표면 상에 생성할 수 있고 디스플레이 표면 상에 가시적인 투영된 이미지의 품질은 손상될 것이다.The rate of oscillation of the micromirrors for each oscillation axis greatly affects the quality of the projected image seen on the display surface. For example, if a high speed mirror oscillates too fast about its oscillation axis, then the spacing between successive pixels on the display surface will be too large and the projected image will appear blurred on the display surface. Conversely, if the fast mirror oscillates too slowly about its oscillation axis, then successive superpositions of pixels may create on the display surface and the quality of the projected image visible on the display surface will be compromised.
통상, "고속 미러"는 발진의 그의 기계적 공진 주파수에서 발진되거나, 단일 2-D 마이크로미러의 경우에 그것은 통상 "고속 축"에 대한 발진의 그의 기계적 공진 주파수에서 발진된다. 그러므로, "고속 미러" 또는 "고속 축"에 대한 단일 2-D 마이크로미러의 발진의 속도는 다른 특성들(전력 소비, 주사 각도)을 손상시키지 않고 더 이상 증가될 수 없다. 대조적으로, "저속 미러"의 발진의 속도 및 "저속 축"에 대한 단일 2-D 마이크로미러의 발진의 속도는 증가 및 조작될 수 있다.Typically, a "high speed mirror" oscillates at its mechanical resonant frequency of oscillation, or in the case of a single 2-D micromirror it typically oscillates at its mechanical resonant frequency of oscillation about the "high speed axis". Therefore, the speed of oscillation of a single 2-D micromirror with respect to a "high speed mirror" or "high speed axis" can no longer be increased without compromising other characteristics (power consumption, scanning angle). In contrast, the speed of the oscillation of the "low speed mirror" and the speed of the oscillation of a single 2-D micromirror with respect to the "low speed axis" can be increased and manipulated.
"저속 미러"의 발진의 속도는 바람직하게는 고속 미러가 행을 따라 주사할 때 광이 표시 스크린에 걸쳐서 지그재그 패턴으로 주사되도록 저속 미러는 매우 느리게 발진되도록 한다.The speed of oscillation of the "low speed mirror" preferably causes the slow mirror to oscillate very slowly so that light is scanned in a zigzag pattern across the display screen when the high speed mirror scans along a row.
고속 미러 및 저속 미러는 2-D 이미지 또는 비디오의 각 픽셀이 디스플레이 표면에 투영되었을 때까지 계속 발진되어야 한다. 디스플레이 표면에 걸쳐서 투영기(projector)로부터 광을 주사하는 프로세스는 연속적으로 반복되고 완전한 이미지가 디스플레이 표면 상에 보여지는 것을 보장하는 속도에서 수행된다. 따라서, 2-D 이미지 또는 비디오의 픽셀들 각각을 표시하기 위해 투영기로부터의 광이 디스플레이 표면에 걸쳐서 주사되었다면, 투영기로부터의 광은 투영된 이미지가 "재생"될 수 있도록 주사 프로세스가 다시 한번 시작할 수 있게 하기 위해 이미지의 상단을 향해서 다시 투영되어야 한다. 광을 이미지의 상단으로 한번 더 지향시키기 위해, 저속 미러는 그의 원래 위치로 복귀되도록 발진되어야 한다. 바람직하게는, 저속 미러는 다시 그의 원래 위치로 즉시 발진되어야 한다. 따라서, 이상적으로 저속 미러의 발진의 진폭은 도 1에 도시된 바와 같이 톱니 프로파일(saw-tooth profile)을 가져야 한다.The fast mirror and the slow mirror must continue to oscillate until each pixel of the 2-D image or video has been projected onto the display surface. The process of scanning light from a projector over the display surface is performed at a rate that ensures that a continuously repeated and complete image is shown on the display surface. Thus, if light from the projector has been scanned across the display surface to display each of the pixels of the 2-D image or video, the light from the projector can start the scanning process once again so that the projected image can be "played back". To be projected again towards the top of the image. In order to direct the light once more to the top of the image, the slow mirror must be oscillated to return to its original position. Preferably, the slow mirror should immediately oscillate back to its original position. Thus, ideally, the amplitude of the oscillation of the slow mirror should have a saw-tooth profile as shown in FIG.
시점들 A 및 B 사이에서 저속 미러는 광을 디스플레이 표면을 따라 수직으로 주사하기 위해 느리게 발진된다. 저속 미러에 의해 제공되는 수직 주사 및 고속 미러에 의해 제공되는 수평 주사의 조합은 투영기로부터의 광이 디스플레이 표면에 걸쳐서 지그재그 패턴으로 주사되는 것을 의미한다. 대안적으로, 저속 미러는 도 2에 도시된 바와 같이 순차적으로 발진될 수 있으며; 이 경우에 픽셀들의 각 행은 행별(row by row)로 수평 라인을 따라 투영될 것이고; 고속 미러는 픽셀들의 행을 표시하기 위해 광을 수평을 따라 주사하기 위해 발진되고; 픽셀들의 행이 투영되었다면, 저속 미러는 픽셀들이 표시되는 다음 행으로 투영된 광이 지향되도록 발진될 것이다. 저속 미러가 착수하는 단계들의 수는 투영된 이미지를 형성하는 행들의 수에 해당할 것이며; 단계들의 수는 통상 대략 240과 1080 사이이다.Between the viewpoints A and B, the slow mirror oscillates slowly to scan light vertically along the display surface. The combination of the vertical scan provided by the slow mirror and the horizontal scan provided by the high speed mirror means that the light from the projector is scanned in a zigzag pattern across the display surface. Alternatively, the slow mirrors may be oscillated sequentially as shown in FIG. 2; In this case each row of pixels will be projected along a horizontal line row by row; A fast mirror is oscillated to scan light along a horizontal line to indicate a row of pixels; If a row of pixels has been projected, the slow mirror will be oscillated so that the projected light is directed to the next row where the pixels are displayed. The number of steps undertaken by the slow mirror will correspond to the number of rows forming the projected image; The number of steps is typically between approximately 240 and 1080.
저속 미러가 일정한 저속 발진 이동 또는 순차적 발진을 겪는지에 관계없이, 지점 B에서 2-D 이미지 또는 비디오의 각 픽셀은 디스플레이 표면 상에 투영되었다. 따라서, B에서 저속 미러는 주사 프로세스가 2-D 이미지의 제 1 픽셀로부터 다시 한번 개시될 수 있어 투영된 이미지가 "재생"될 수 있도록 다시 그의 원래 위치로 즉시 발진된다.Regardless of whether the slow mirror undergoes a constant slow oscillation movement or sequential oscillation, each pixel of the 2-D image or video at point B was projected onto the display surface. Thus, the slow mirror at B is immediately oscillated back to its original position so that the scanning process can be initiated once again from the first pixel of the 2-D image so that the projected image can be "played back".
그러나, 실제로, 저속 미러의 관성과 질량, 및 마찰로 인해, 저속 미러를 발진하는 액츄에이터(actuator)는 저속 미러를 그의 원래 위치로 즉시 되돌려 발진할 수 없다. 따라서, 저속 미러의 발진의 진폭의 윤곽은 도 3에 도시된 바와 같이 상승/하강 시간 'h'를 가질 것이다. 통상, 저속 미러의 발진의 진폭은 각각 10%의 상승 시간 또는 하강 시간 및 90%의 하강 시간 또는 상승 시간을 가질 것이다.In practice, however, due to the inertia, mass, and friction of the low speed mirror, an actuator that oscillates the low speed mirror cannot immediately oscillate the low speed mirror back to its original position. Thus, the contour of the amplitude of the oscillation of the slow mirror will have a rise / fall time 'h' as shown in FIG. Typically, the amplitude of the oscillation of the slow mirror will have a rise time or fall time of 10% and fall time or rise time of 90%, respectively.
도 4에 도시된 바와 같이, 저속 미러의 발진을 구동하기 위해 사용되는 신호를 구동하는 상승 시간 또는 하강 시간이 너무 짧거나 너무 길면, 이때 스트레이 발진(stray oscillation)들(2)은 저속 미러에 전달될 수 있다. 스트레이 발진들은 예를 들어 저속 미러의 반동(rebound)으로 인한 것일 수 있다. 더욱이, 저속 미러는 낮은 에어 댐핑(air damping)에 영향을 받으므로, 저속 미러의 스텝 응답(step response)은 스트레이 발진들에 영향을 받을 것이다. 더욱이, 이 스트레이 발진들은 감소하는 에어 댐핑이 저속 미러의 표면 상에 적용된 상태에서는 증가할 것이다.As shown in Fig. 4, if the rise time or fall time for driving the signal used to drive the oscillation of the slow mirror is too short or too long, then the
도 5에 도시된 바와 같이, 스트레이 발진들(2)은 투영된 이미지(3)의 부분들이 다른 부분들보다 밝게 나타날수록 디스플레이 표면(5) 상에 보여지는 투영된 이미지(3)를 손상시킨다. 예를 들어, 도 4는 투영된 이미지(3)의 부분(3a)이 투영된 이미지(3)의 부분(3b)보다 밝게 나타나는 것을 도시한다.As shown in FIG. 5,
미국 특허 출원 제US2008204839호는 톱니파(Wa) 부분에 이어 보정 파 부분(Wb)을 포함하는 수직 주사파(W)(각 주기에 대해)를 사용하는 시스템을 설명한다. 주사파(scanning wave)는 반사 표면에 적용된다. 불이익하게는, 주사파는 톱니파가 최대 레벨로부터 최소 레벨로 즉시 복귀될 때 야기되는 반사 판(reflecting plate)의 스트레이 발진들을 억제하기 위해 보정 부분을 요구한다.US patent application US2008204839 describes a system using a vertical scan wave W (for each period) comprising a sawtooth wave Wa portion followed by a correction wave portion Wb. Scanning waves are applied to the reflective surface. Disadvantageously, the scanning wave requires a correction portion to suppress stray oscillations of the reflecting plate caused when the sawtooth wave immediately returns from the maximum level to the minimum level.
본 발명의 목적은 상술한 단점들 중 하나 이상을 배제하거나 경감하는 것이다.It is an object of the present invention to exclude or mitigate one or more of the above mentioned disadvantages.
본 발명의 제 1 태양에 따르면, 이미지를 표시하기 위해 디스플레이 표면 상에 투영될 수 있도록 구성되는 광 신호를 제공하는 단계; 및 디스플레이 표면에 걸쳐서 광 신호를 주사하기 위해, 제 1 구동 신호를 제 1 반사 표면에 인가함으로써 제 1 반사 표면과 동작가능하게 협력하는 액츄에이터를 사용하여 제 1 반사 표면을 발진하는 단계를 포함하며, 제 1 구동 신호의 상승 시간 또는 하강 시간이 제 1 반사 표면의 발진의 공진 주파수에 반비례하는, 이미지를 투영하는 방법이 제공된다.According to a first aspect of the invention, there is provided a method, comprising: providing an optical signal configured to be projected onto a display surface for displaying an image; And oscillating the first reflective surface using an actuator operatively cooperating with the first reflective surface by applying the first drive signal to the first reflective surface to scan the optical signal across the display surface, A method of projecting an image is provided wherein the rise time or fall time of the first drive signal is inversely proportional to the resonant frequency of oscillation of the first reflective surface.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 이미지를 표시하기 위해 디스플레이 표면 상에 투영될 수 있도록 구성되는 광 신호를 제공하는 단계; 및 디스플레이 표면에 걸쳐서 광 신호를 주사하기 위해, 제 1 구동 신호를 제 1 반사 표면에 인가함으로써 제 1 반사 표면과 동작가능하게 협력하는 액츄에이터를 사용하여 제 1 반사 표면을 발진하는 단계를 포함하며, 제 1 구동 신호의 상승 시간이 제 1 반사 표면의 발진의 공진 주파수에 반비례하는, 이미지를 투영하는 방법이 제공된다. According to yet another aspect of the present invention, there is provided a method, comprising: providing an optical signal configured to be projected onto a display surface for displaying an image; And oscillating the first reflective surface using an actuator operatively cooperating with the first reflective surface by applying the first drive signal to the first reflective surface to scan the optical signal across the display surface, A method of projecting an image is provided wherein the rise time of the first drive signal is inversely proportional to the resonant frequency of oscillation of the first reflective surface.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 이미지를 표시하기 위해 디스플레이 표면 상에 투영될 수 있도록 구성되는 광 신호를 제공하는 단계; 및 디스플레이 표면에 걸쳐서 광 신호를 주사하기 위해, 제 1 구동 신호를 제 1 반사 표면에 인가함으로써 제 1 반사 표면과 동작가능하게 협력하는 액츄에이터를 사용하여 제 1 반사 표면을 발진하는 단계를 포함하며, 제 1 구동 신호의 하강 시간이 제 1 반사 표면의 발진의 공진 주파수에 반비례하는, 이미지를 투영하는 방법이 제공된다. According to yet another aspect of the present invention, there is provided a method, comprising: providing an optical signal configured to be projected onto a display surface for displaying an image; And oscillating the first reflective surface using an actuator operatively cooperating with the first reflective surface by applying the first drive signal to the first reflective surface to scan the optical signal across the display surface, A method of projecting an image is provided wherein the fall time of the first drive signal is inversely proportional to the resonant frequency of oscillation of the first reflective surface.
제 1 반사 표면의 발진의 공진 주파수에 반비례하는 상승 시간 또는 하강 시간을 갖는 제 1 구동 신호를 제공하는 것은 스트레이 발진들이 제 1 반사 표면 상에 전달되지 않는 것을 보장한다. 더욱이, 어떤 스트레이 발진들도 제 1 반사 표면 상에 전달되지 않으므로, 이는 스트레이 발진들을 억제하기 위해 보정 신호에 대한 요구를 배제한다.Providing a first drive signal having a rise time or fall time inversely proportional to the resonant frequency of oscillation of the first reflective surface ensures that stray oscillations are not transmitted on the first reflective surface. Moreover, since no stray oscillations are transmitted on the first reflective surface, this eliminates the need for a correction signal to suppress stray oscillations.
이 방법들은 디스플레이 표면에 걸쳐서 광 신호를 주사하기 위해 제 1 및 제 2 반사 표면들이 발진의 진폭들로 발진되도록 제 2 구동 신호를 사용하여 발진 축에 대하여 제 2 반사 표면을 발진하는 단계를 포함할 수 있으며, 제 1 구동 신호의 상승 시간 또는 하강 시간은 제 1 반사 표면의 발진의 공진 주파수에 반비례한다. 제 2 반사 표면은 제 2 반사 표면과 동작가능하게 통신하는 제 2 액츄에이터를 사용하여 제 2 구동 신호를 제 2 반사 표면에 인가함으로써 발진될 수 있다.These methods include oscillating a second reflective surface about an oscillation axis using a second drive signal such that the first and second reflective surfaces oscillate with amplitudes of oscillation to scan an optical signal across the display surface. And the rise time or fall time of the first drive signal is inversely proportional to the resonant frequency of oscillation of the first reflective surface. The second reflective surface can be oscillated by applying a second drive signal to the second reflective surface using a second actuator in operative communication with the second reflective surface.
이 방법은 제 1 및/또는 제 2 구동 신호들을 필터링하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 방법은 제 1 구동 신호를 필터링하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 방법은 제 1 반사 표면의 발진을 초래하는데 사용되는 제 1 구동 신호를 필터링하는 단계를 더 포함하여, 상기 제 1 구동 신호에서 하나 이상의 주파수 성분들을 제거한다. 이 방법은 제 1 반사 표면의 발진을 초래하는데 사용되는 제 1 구동 신호를 필터링하는 단계를 더 포함하여, 상기 제 1 구동 신호에서 임의의 불연속들을 제거한다. 바람직하게는, 필터링된 주파수 성분들은 주파수 범위 윈도우(frequency range window) 내에 있다. 주파수 범위 윈도우는 사용자에 의해 정의될 수 있다. 주파수 범위 윈도우는 반사 표면의 공진 주파수에서 중심에 있을 수 있다.The method may further comprise filtering the first and / or second drive signals. The method may further comprise filtering the first drive signal. The method further includes filtering the first drive signal used to cause the oscillation of the first reflective surface to remove one or more frequency components from the first drive signal. The method further includes filtering the first drive signal used to cause the oscillation of the first reflective surface to remove any discontinuities in the first drive signal. Preferably, the filtered frequency components are within a frequency range window. The frequency range window can be defined by the user. The frequency range window may be centered at the resonant frequency of the reflective surface.
이 방법은 필터링에 의해 야기되는 구동 신호에서 피크의 위치의 변경을 보상하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further comprise compensating for a change in the position of the peak in the drive signal caused by the filtering.
제 1 및 제 2 반사 표면들은 서로 광 통신하도록 배열될 수 있다. 제 1 및 제 2 반사 표면들은 광을 디스플레이 표면을 향해서 지향시키기 위해 서로 광 통신하도록 배열될 수 있다. 디스플레이 표면에 걸쳐서 광을 주사하기 위해 제 1 반사 표면은 제 1 발진 축에 대하여 발진될 수 있고 제 2 반사 표면은 제 2 발진 축에 대하여 발진될 수 있다. 제 1 발진 축은 제 2 발진 축과 직교할 수 있다.The first and second reflective surfaces can be arranged to optically communicate with each other. The first and second reflective surfaces can be arranged to optically communicate with each other to direct light towards the display surface. The first reflective surface can be oscillated about the first oscillation axis and the second reflective surface can be oscillated about the second oscillation axis to scan light over the display surface. The first oscillation axis may be orthogonal to the second oscillation axis.
제 1 반사 표면은 광을 수직 기준을 따라 주사하도록 구성될 수 있다. 제 2 반사 표면은 광을 수평 기준을 따라 주사하도록 구성될 수 있다. 제 1 반사 표면은 광을 수직 기준을 따라 주사하도록 발진될 수 있다. 제 2 반사 표면은 광을 수평 기준을 따라 주사하도록 발진될 수 있다. 대안적으로, 제 1 반사 표면은 광을 수평 기준을 따라 주사하도록 구성될 수 있다. 제 2 반사 표면은 광을 수직 기준을 따라 주사하도록 구성될 수 있다. 제 1 반사 표면은 광을 수평 기준을 따라 주사하도록 발진될 수 있다. 제 2 반사 표면은 광을 수직 기준을 따라 주사하도록 발진될 수 있다.The first reflective surface can be configured to scan the light along a vertical reference. The second reflective surface can be configured to scan light along a horizontal reference. The first reflective surface can be oscillated to scan the light along a vertical reference. The second reflective surface can be oscillated to scan the light along a horizontal reference. Alternatively, the first reflective surface can be configured to scan light along a horizontal reference. The second reflective surface can be configured to scan the light along a vertical reference. The first reflective surface can be oscillated to scan light along a horizontal reference. The second reflective surface can be oscillated to scan the light along a vertical reference.
제 1 또는 제 2 반사 표면은 다른 하나(the other)의 반사 표면보다 빠르게 발진될 수 있다. 제 2 반사 표면은 제 1 반사 표면보다 빠르게 발진될 수 있다. 따라서, 제 2 반사 표면은 고속 반사 표면일 수 있고, 제 1 반사 표면은 저속 반사 표면일 수 있다.The first or second reflective surface may oscillate faster than the other reflective surface. The second reflective surface may oscillate faster than the first reflective surface. Thus, the second reflective surface can be a high speed reflective surface and the first reflective surface can be a low speed reflective surface.
상승 시간 또는 하강 시간은 1/Fresonant의 정수 인자(integer factor)일 수 있다. 상승 시간 또는 하강 시간은 이하의 식과 같을 수 있다:The rise time or fall time may be an integer factor of 1 / F resonant . Rise time or fall time may be as follows:
{1/Fresonant}×N{1 / F resonant } × N
여기서, Fresonant는 제 1 반사 표면의 발진의 공진 주파수이고, N은 선택된 상수이다.Where F resonant is the resonant frequency of the oscillation of the first reflective surface and N is the selected constant.
상승 시간 또는 하강 시간은 이하의 식과 같을 수 있다:Rise time or fall time may be as follows:
{1/(Fresonant±f)}×N{1 / (F resonant ± f)} × N
여기서, Fresonant는 제 1 반사 표면의 발진의 공진 주파수이고, N은 선택된 상수이며, f는 제 1 구동 신호의 필터링 결과들을 설명하는 변수이다.Where F resonant is the resonant frequency of oscillation of the first reflective surface, N is a selected constant, and f is a variable describing the filtering results of the first drive signal.
바람직하게는, Fresonant는 1-5000Hz 범위에 있다. 더 바람직하게는, Fresonant는 100-2000Hz 범위에 있다. 가장 바람직하게는, Fresonant는 300-1000Hz 범위에 있다.Preferably, the F resonant is in the range of 1-5000 Hz. More preferably, the F resonant is in the range of 100-2000 Hz. Most preferably, the F resonant is in the range of 300-1000 Hz.
바람직하게는, N은 1-1000 범위에 있다. 더 바람직하게는, N은 1-200 범위에 있다. 가장 바람직하게는, N은 1-150 범위에 있다. 파라미터 N은 목표된 미러 응답에 따라 선택된다.Preferably, N is in the range of 1-1000. More preferably, N is in the range 1-200. Most preferably, N is in the range 1-150. The parameter N is selected according to the desired mirror response.
바람직하게는, f는 0-500Hz 범위에 있다. 더 바람직하게는, f는 1-400Hz 범위에 있다. 가장 바람직하게는, f는 1-250Hz 범위에 있다. 파라미터 f는 반사표면의 동적 행동(dynamic behaviour)에 따라 경험적으로(empirically) 최적화되는 필터링에 연결된다.Preferably, f is in the range of 0-500 Hz. More preferably, f is in the range of 1-400 Hz. Most preferably, f is in the range 1-250 Hz. The parameter f is linked to filtering which is empirically optimized according to the dynamic behavior of the reflective surface.
반사 표면 또는 각각의 반사 표면은 미러일 수 있다. 바람직하게는, 반사 표면 또는 각각의 반사 표면은 MEMS 마이크로미러이다.The reflective surface or each reflective surface can be a mirror. Preferably, the reflective surface or each reflective surface is a MEMS micromirror.
본 발명의 내용 중에 포함되어 있다. Are included in the scope of the present invention.
본 발명의 실시예는 이제 첨부 도면들을 참조하여 예로서만 설명될 것이다.,
도 1은 투영기 내의 저속 미러의 발진들의 이상적인 진폭을 도시하는 그래프이다.
도 2는 순차적 발진으로 진행하는 저속 미러에 대한 이동을 도시하는 그래프이다.
도 3은 투영기 내의 저속 미러의 발진들의 실제 진폭을 도시하는 그래프이다.
도 4는 저속 미러를 매우 빠르게 또는 매우 느리게 발진함으로써 저속 미러 상에서 야기될 수 있는 스트레이 발진들을 도시한다.
도 5는 투영된 이미지가 도 4에 도시된 스트레이 발진들에 의해 어떻게 영향을 받게 될 수 있는지를 도시한다.
도 6은 이미지를 디스플레이 표면 상에 투영하기 위해 고속 및 저속 MEMS 마이크로미러를 사용하는 투영 디바이스의 단면도를 제공한다.
도 7은 도 6의 투영 디바이스 내의 저속 MEMS 마이크로미러에 인가되어 저속 MEMS 마이크로미러를 발진하는 구동 신호를 도시한다.
도 8은 도 7에 도시된 구동 신호를 필터링하기 위해 인가될 수 있는 필터 신호를 도시한다.
도 9는 도 8의 필터 신호에 의해 필터링된 후 도 7의 구동 신호를 도시하며, 저속 MEMS 마이크로미러에 인가되어 저속 MEMS 마이크로미러를 발진하는 실제 신호를 나타낸다.Embodiments of the invention will now be described by way of example only with reference to the accompanying drawings,
1 is a graph showing the ideal amplitude of the oscillations of a slow mirror in a projector.
Fig. 2 is a graph showing the movement for the slow mirror progressing in sequential oscillation.
3 is a graph showing the actual amplitude of the oscillations of the slow mirror in the projector.
4 shows stray oscillations that may be caused on the slow mirror by oscillating the slow mirror very quickly or very slowly.
FIG. 5 shows how the projected image can be affected by the stray oscillations shown in FIG. 4.
6 provides a cross-sectional view of a projection device using high speed and low speed MEMS micromirrors to project an image onto a display surface.
FIG. 7 shows a drive signal applied to the low speed MEMS micromirror in the projection device of FIG. 6 to oscillate the low speed MEMS micromirror.
8 shows a filter signal that may be applied to filter the drive signal shown in FIG. 7.
FIG. 9 shows the drive signal of FIG. 7 after being filtered by the filter signal of FIG. 8 and shows the actual signal applied to the low speed MEMS micromirror to oscillate the low speed MEMS micromirror.
도 1 내지 도 5는 본 발명 섹션의 배경 기술에서 설명되어 있다.1-5 are described in the background of the section of the present invention.
도 6은 투영 디바이스(1)의 단면도를 제공한다. 투영 디바이스(1)는 2-D 이미지(130)를 투영하며, 그 결과 2-D 이미지가 디스플레이 표면(10) 상에 표시된다. 2-D 이미지(130)의 각 개별 픽셀(미도시)은 변조된 적색(124), 녹색(126) 및 청색(122) 레이저 광원들을 빔 결합기(128)에 의해 조합함으로써 생성된다. 조합한 변조된 적색(124), 녹색(126) 및 청색(122) 레이저 광은 펄스화된 광 빔(4)으로서 빔 결합기(128)로부터 방출된다. 펄스화된 광 빔(4)의 각 펄스는 2-D 이미지(130)의 픽셀에 해당한다. 펄스화된 광 빔(4)은 MEMS 마이크로미러 디바이스(70)를 향해서 지향된다. MEMS 마이크로미러 디바이스(70)는 이런 펄스화된 광 빔(4)을 디스플레이 표면(10)에 차례로 지향시키며, 2-D 이미지(130)는 픽셀 바이 픽셀로 표시된다.6 provides a cross-sectional view of the
MEMS 마이크로미러 디바이스(70)는 제 1 MEMS 마이크로미러(103) 및 제 2 MEMS 마이크로미러(105)를 포함한다. 제 1 MEMS 마이크로미러(103)는 광을 수평을 따라 주사하기 위해 제 1 발진 축(9)에 대하여 발진되고, 제 2 MEMS 마이크로미러(105)는 광을 수직을 따라 주사하기 위해 제 2 발진 축(11)에 대하여 발진된다. 제 1 MEMS 마이크로미러(103)는 제 2 MEMS 마이크로미러(105)보다 빠르게 발진되며, 따라서 제 1 MEMS 마이크로미러(103)는 고속 미러로 간주되고 제 2 MEMS 마이크로미러(105)는 저속 미러로 간주된다. 제 1 MEMS 마이크로미러(103)는 이하 '고속 미러'(103)로 지칭될 것이고 제 2 MEMS 마이크로미러(105)는 이하 '저속 미러'(105)로 지칭될 것이다. 제 1 액츄에이터(actuator)(미도시)는 저속 미러(105)와 동작가능하게 협력하고 저속 미러(105)를 발진하기 위해 사용되며; 제 2 액츄에이터(미도시)는 고속 미러(103)와 동작가능하게 협력하고 고속 미러(103)를 발진하기 위해 사용된다.
저속 미러(105) 및 고속 미러(103)는 제 1 발진 축(9)이 제 2 발진 축(11)과 직교하도록 MEMS 마이크로미러 디바이스(70) 내에 배열되어 있다.The
동작 동안, 고속 미러(103)는 MEMS 마이크로미러 디바이스(70)의 제 1 윈도우(115)를 통해서 빔 결합기(128)로부터 펄스화된 광 빔(4)을 수신하고, 펄스화된 광 빔(4)을 MEMS 마이크로미러 디바이스(70) 내의 반사 표면(121)에 편향시킨다. 반사 표면(121)은 펄스화된 광 빔(4)을 저속 미러(105)에 차례로 편향시킨다. 저속 미러(105)는 펄스화된 광 빔(4)을 MEMS 마이크로미러 디바이스(70)의 제 2 윈도우(107)를 통해서 디스플레이 표면(10)에 차례로 편향시키고, 펄스화된 광 빔(4) 내의 각 펄스는 디스플레이 표면(10) 상에 픽셀로서 나타날 것이다.During operation, the
MEMS 마이크로미러 디바이스(70) 내의 고속 미러(103)는 펄스화된 광 빔(4)을 수평을 따라 주사하기 위해 제 1 발진 축(9)에 대하여 발진될 것이다. 고속 미러(103)가 발진되므로, 저속 미러(105)는 또한 펄스화된 광 빔(4)을 수평을 따라 주사하기 위해 천천히 발진될 것이다. 고속 및 저속 미러들(103, 105) 모두의 발진의 조합된 결과는 펄스화된 광 빔(4)이 디스플레이 표면(10)에 걸쳐서 지그재그 패턴으로 주사됨으로써, 2-D 이미지(130)를 디스플레이 표면(10) 상에 픽셀 바이 픽셀로 표시한다는 것이다.The
2-D 이미지(130)의 픽셀들 모두가 표시되었을 때, 2-D 이미지(130)를 재생하기 위해 광이 디스플레이 표면(10)에 걸쳐서 다시 주사되는 것이 필요하다. 2-D 이미지(130)를 재생하기 위해, 광은 다시 한번 이미지의 시작점(즉 2-D 이미지(130)의 바로 그 제 1 픽셀이 표시되는 디스플레이 표면(10) 상의 지점)을 향해서 지향되어야 하며, 그 결과 주사는 2-D 이미지(130)의 시작점으로부터 시작할 수 있고 전체 2-D 이미지(130)가 재생될 수 있다. 저속 미러(105)는 2-D 이미지(130)의 바로 그 제 1 픽셀이 표시되는 디스플레이 표면(10) 상의 지점을 향해서 펄스화된 광 빔(4)이 한번 더 지향되도록 제 2 발진 축(11)에 대하여 다시 그의 원래 위치로 발진된다. 고속 미러(103) 및 저속 미러(105)는 펄스화된 광 빔(4)을 표시 스크린(10)에 걸쳐서 지그재그 패턴으로 주사하기 위해 그들의 발진 축(9, 11)을 다시 발진함으로써, 2-D 이미지(130)를 재생할 것이다. 2-D 이미지(130)를 주사 및 재생하는 프로세스는 연속적이고, 완전한 2D 이미지(130)가 디스플레이 표면(10) 상에서 뷰어에게 보여지는 것을 보장하는 속도에서 수행된다.When all of the pixels of the 2-
제 1 액츄에이터(미도시)는 저속 미러(105)와 동작가능하게 통신하고 제 2 액츄에이터(미도시)는 고속 미러(103)와 동작가능하게 협력하고 있다. 액츄에이터들은 임의의 적절한 형태를 취할 수 있으며, 예를 들어 액츄에이터들은 압전, 자기, 정전, 열, 또는 전자기 액츄에이터일 수 있다. 제 1 액츄에이터(미도시)는 저속 미러(105)와 협력하고 저속 미러(105)를 발진하기 위해 사용되며; 동작 동안 제 1 구동 신호는 저속 미러(105)를 발진하기 위해 제 1 액츄에이터에 의하여 저속 미러(105)에 인가된다. 제 1 구동 신호의 상승 시간(또는 하강 시간)은 저속 미러(105)의 발진의 공진 주파수에 반비례한다. 제 2 액츄에이터(미도시)는 고속 미러(103)와 협력하고 고속 미러(103)를 발진하기 위해 사용된다; 동작 동안 제 2 구동 신호는 고속 미러(103)를 발진하기 위해 제 2 액츄에이터에 의하여 고속 미러(103)에 인가된다. 제 2 구동 신호는 고속 미러(103)의 공진 주파수와 같은 발진의 주파수에서 고속 미러(103)를 발진하도록 구성된다.The first actuator (not shown) is operatively in communication with the
배경 기술에서 논의된 바와 같이, 특히 도 4를 참조하여, 저속 미러(105)를 구동하는 구동 신호의 상승 시간(또는 하강 시간)이 너무 짧거나 너무 길면, 이 때 스트레이 발진들은 저속 미러(105) 상에 전달될 수 있다. 따라서, 투영된 2-D 이미지(130)를 재생할 때, 저속 미러(105)를 다시 원래의 2-D 이미지(130)의 시작점을 향해서 발진하는 경우의 저속 미러(105) 상에 스트레이 발진들이 전달될 수 있는 위험이 존재한다.As discussed in the background art, in particular with reference to FIG. 4, if the rise time (or fall time) of the drive signal for driving the
저속 미러(105) 상에 전달되는 스트레이 발진들을 방지하기 위해, 저속 미러(105)에 인가되는 제 1 구동 신호는 저속 미러(105)의 발진의 공진 주파수에 반비례하는 상승 시간 'h'(또는 하강 시간)를 갖도록 구성된다. 이러한 구동 신호를 제공하는 것은 저속 미러(105) 상에 전달되는 스트레이 발진들을 방지하는 발진의 최적 속도에서 제 1 액츄에이터가 저속 미러(105)를 발진하는 것을 보장한다. 제 1 구동 신호는 이하의 식과 같은 상승 시간(또는 하강 시간) 'h'를 갖는다:In order to prevent stray oscillations transmitted on the
{1/Fresonant}×N{1 / F resonant } × N
여기서 Fresonant는 저속 미러(105)의 발진의 공진 주파수이고 N은 선택된 상수이다. 파라미터 N은 경험적으로, 및 목표된 저속 미러 발진에 따라 선택되고; 예를 들어 N은 1 또는 2와 같을 수 있다.Where F resonant is the resonant frequency of the oscillation of the
도 7은 도 6의 투영 디바이스에서 제 1 액츄에이터에 의해 저속 미러(105)에 인가되어 저속 미러를 발진하는 제 1 구동 신호를 예시한다. 제 1 구동 신호는 전류 신호 또는 전압 신호일 수 있다. 도 7은 제 1 구동 신호의 상승 시간(또는 하강 시간) 'h'가 이하의 식과 같다는 것을 그래프로 도시한다:FIG. 7 illustrates a first drive signal applied to the
{1/Fresonant}×N{1 / F resonant } × N
도 7에 도시된 특정 제 1 구동 신호에서, Fresonant는 750 Hz이지만, Fresonant는 1-5000Hz 범위의 임의의 주파수일 수 있음이 이해될 것이다. 이 특정 예에서, N은 200과 같지만, N은 1-1000 범위의 임의의 정수일 수 있는 것이 이해될 것이다. 따라서, 저속 미러(105) 상에 어떤 스트레이 발진들도 전달되지 않는 것을 보장하는 최적 속도에서 저속 미러(105)를 발진하기 위해, 저속 미러(105)에 인가되는 제 1 구동 신호는 이하의 식과 같은 상승 시간 'h'를 가져야 한다:In the particular first drive signal shown in FIG. 7, it will be appreciated that F resonant is 750 Hz, but F resonant may be any frequency in the range of 1-5000 Hz. In this particular example, it will be understood that N is equal to 200, but N may be any integer in the range of 1-1000. Thus, in order to oscillate the
{1/750} × 200 =0.266 sec{1/750} × 200 = 0.266 sec
제 1 구동 신호의 상승 시간이 저속 미러(105)의 발진의 공진 주파수에 반비례하는 것을 보장하는 것은 스트레이 발진들(도 4에 도시된 바와 같이)이 저속 미러(105) 상에 전달되지 않는 것을 보장한다.Ensuring that the rise time of the first drive signal is inversely proportional to the resonant frequency of the oscillation of the
도 7로부터 명백해지는 바와 같이, 저속 미러(105)에 인가되어 저속 미러를 발진하는 제 1 구동 신호는 지점 "A"에서 불연속을 포함한다. 이 불연속은 저속 미러(105) 상에 스트레이 발진들을 전달할 수 있는 가능성(potential)을 갖는다. 그러므로, 저속 미러(105)의 최적 발진을 달성하기 위해, 지점 'A'에서의 불연속은 저속 미러(105)에 인가되기 전에 제거되어야 한다.As is apparent from FIG. 7, the first drive signal applied to the
지점 "A"에서 불연속을 제거하기 위해, 필터링 신호는 제 1 구동 신호에 인가된다. 필터링 신호는 도 8에 그래프로 도시되어 있으며; 이 필터링 신호를 제공하는 필터는 저속 미러(105)의 공진 주파수(Fresonant)에서 중심에 있는 컷밴드 필터(cutband filter)이다. 제 1 구동 신호의 인가에 따라, 필터링 신호는 불연속이 제거되도록 지점 'A'에서 구동 신호를 평활화(smooth)한다.To remove the discontinuities at point "A", the filtering signal is applied to the first drive signal. The filtering signal is shown graphically in FIG. 8; The filter providing this filtering signal is a cutband filter centered at the resonant frequency F resonant of the
도 9는 도 8의 필터 신호에 의해 필터링된 후 도 7의 제 1 구동 신호를 도시한다. 도 9로부터 명백해지는 바와 같이, 지점 "A"에서의 불연속이 제거되었지만, 제 1 구동 신호의 피크 B는 필터링의 결과로서 위치 C로 이동되어 있다. 피크 B에서 이동을 설명하기 위해, 제 1 구동 신호의 상승 시간(또는 하강 시간)은 저속 미러(105)에 실제로 인가되는 제 1 구동 신호의 상승 시간(또는 하강 시간)이 이하의 식에 비례하도록 변수 f를 Fresonant 변수에 가산(또는 감산)함으로써 더 조정된다:9 shows the first drive signal of FIG. 7 after being filtered by the filter signal of FIG. 8. As is apparent from FIG. 9, the discontinuity at point "A" has been eliminated, but the peak B of the first drive signal is shifted to position C as a result of the filtering. To explain the movement at peak B, the rise time (or fall time) of the first drive signal is such that the rise time (or fall time) of the first drive signal actually applied to the
{1/(Fresonant±f)}×N{1 / (F resonant ± f)} × N
통상, f는 0-500Hz 범위에 있다. 더 바람직하게는, f는 1-400Hz 범위에 있다. 가장 바람직하게는, f는 1-250Hz 범위에 있다. f는 그룹의 또는 일군의(batch) 저속 미러들(105)내에서의 공진 주파수의 편차를 설명하도록 저속 미러들(105)의 그룹의 또는 일군에 대한 적절한 구동 신호를 결정할 때 사용될 수도 있다.Typically, f is in the range 0-500 Hz. More preferably, f is in the range of 1-400 Hz. Most preferably, f is in the range 1-250 Hz. f may be used in determining an appropriate drive signal for a group or for a group of
본 발명의 설명된 실시예들에 대한 다양한 개조들 및 변형들은 첨부된 청구범위에 정의된 바와 같이 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 당해 기술분야에서의 통상의 기술자에게 명백해질 것이다. 본 발명이 구체적인 바람직한 실시예들에 연계하여 설명되었을지라도, 청구된 본 발명은 이러한 구체적인 실시예에 지나치게 제한되지 않아야 하는 것이 이해되어야 한다.Various modifications and variations to the described embodiments of the invention will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the invention as defined in the appended claims. Although the invention has been described in connection with specific preferred embodiments, it should be understood that the invention as claimed should not be unduly limited to such specific embodiments.
Claims (15)
상기 디스플레이 표면에 걸쳐서 상기 광 신호를 주사하기 위해, 제 1 구동 신호를 제 1 반사 표면(reflective surface)에 인가함으로써 상기 제 1 반사 표면과 동작가능하게 협력하는 액츄에이터(actuator)를 사용하여 상기 제 1 반사 표면을 발진하는 단계를 포함하며,
상기 제 1 구동 신호의 상승 시간(rise time) 또는 하강 시간(fall time)이 상기 제 1 반사 표면의 발진의 공진 주파수에 반비례하는 이미지 투영 방법.Providing an optical signal configured to be projected onto a display surface for displaying an image; And
The first using an actuator operatively cooperating with the first reflective surface by applying a first drive signal to the first reflective surface to scan the optical signal across the display surface Oscillating the reflective surface;
And a rise time or fall time of the first drive signal is inversely proportional to the resonant frequency of oscillation of the first reflective surface.
상기 디스플레이 표면에 걸쳐서 광 신호를 주사하기 위해 상기 제 1 및 제 2 반사 표면들이 발진의 진폭들로 발진되도록 제 2 구동 신호를 사용하여 제 2 반사 표면을 발진하는 단계를 포함하는 이미지 투영 방법.The method of claim 1,
Oscillating a second reflective surface using a second drive signal such that the first and second reflective surfaces oscillate with amplitudes of oscillation to scan an optical signal across the display surface.
상기 제 2 반사 표면은 상기 제 2 반사 표면의 공진 주파수인 주파수에서 발진되는 이미지 투영 방법.3. The method of claim 2,
And the second reflective surface is oscillated at a frequency that is a resonant frequency of the second reflective surface.
상기 제 1 구동 신호를 필터링하는 단계를 더 포함하는 이미지 투영 방법.The method according to any one of claims 1 to 3,
And filtering the first drive signal.
필터링에 의해 야기되는 상기 제 1 구동 신호에서 피크의 위치의 변경을 보상하는 단계를 더 포함하는 이미지 투영 방법.5. The method of claim 4,
Compensating for a change in the position of the peak in said first drive signal caused by filtering.
상기 제 1 및 제 2 반사 표면들이 서로 광 통신하도록 배열되는 이미지 투영 방법.6. The method according to any one of claims 2 to 5,
And the first and second reflective surfaces are arranged to be in optical communication with each other.
상기 제 1 반사 표면은 상기 제 2 반사 표면보다 더 느리게 발진되는 이미지 투영 방법.7. The method according to any one of claims 2 to 6,
And the first reflective surface oscillates more slowly than the second reflective surface.
상기 제 1 반사 표면은 광을 수평 기준을 따라 주사하도록 구성되는 이미지 투영 방법.The method according to any one of claims 1 to 7,
And the first reflective surface is configured to scan light along a horizontal reference.
상기 제 1 반사 표면은 광을 수직 기준을 따라 주사하도록 구성되는 이미지 투영 방법.The method according to any one of claims 1 to 7,
And the first reflective surface is configured to scan light along a vertical reference.
상기 반사 표면 또는 각각의 반사 표면은 미러인 이미지 투영 방법.10. The method according to any one of claims 1 to 9,
And the reflective surface or each reflective surface is a mirror.
상기 상승 시간 또는 하강 시간은 1/Fresonant의 정수 인자(integer factor)이며, Fresonant는 상기 제 1 반사 표면의 발진의 공진 주파수인 이미지 투영 방법.11. The method according to any one of claims 1 to 10,
Wherein said rise time or fall time is an integer factor of 1 / F resonant and F resonant is a resonant frequency of oscillation of said first reflective surface.
상기 상승 시간 또는 하강 시간은 {1/(Fresonant±f)}×N과 같고, 여기서, Fresonant는 상기 제 1 반사 표면의 발진의 공진 주파수이고, N은 선택된 상수이며, f는 상기 구동 신호의 필터링 결과들을 보상하며 및/또는 일군의(a batch of) 제 1 반사 표면들 내에서의 공진 주파수의 편차(variation)를 보상하는 변수인 이미지 투영 방법.12. The method according to any one of claims 1 to 11,
The rise time or fall time is equal to {1 / (F resonant ± f)} × N, where F resonant is the resonant frequency of oscillation of the first reflective surface, N is a selected constant, f is the drive signal And / or a variable that compensates for the filtering results of and / or compensates for a variation in the resonant frequency within a batch of first reflective surfaces.
Fresonant는 1 내지 5000Hz 범위에 있는 이미지 투영 방법.13. The method according to claim 11 or 12,
F resonant is an image projection method in the range of 1 to 5000 Hz.
N은 1 내지 1000 범위에 있는 이미지 투영 방법.The method according to claim 12 or 13,
N is an image projection method in the range of 1 to 1000.
f는 0 내지 500Hz 범위에 있는 이미지 투영 방법.15. The method according to any one of claims 12 to 14,
f is an image projection method in the range of 0 to 500 Hz.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/EP2010/068609 WO2012072125A1 (en) | 2010-12-01 | 2010-12-01 | A method for projecting an image |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20130143563A true KR20130143563A (en) | 2013-12-31 |
KR101839008B1 KR101839008B1 (en) | 2018-04-26 |
Family
ID=43877354
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020137008346A KR101839008B1 (en) | 2010-12-01 | 2010-12-01 | A method for projecting an image |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8848269B2 (en) |
EP (1) | EP2646868A1 (en) |
KR (1) | KR101839008B1 (en) |
CN (1) | CN103238099B (en) |
WO (1) | WO2012072125A1 (en) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6189137B2 (en) * | 2013-08-23 | 2017-08-30 | スタンレー電気株式会社 | Optical scanner |
JP6641709B2 (en) * | 2014-07-03 | 2020-02-05 | 株式会社リコー | Optical deflection device, image forming device, image display device, moving body device, and adjustment method for optical deflection device |
JP6891402B2 (en) * | 2015-06-22 | 2021-06-18 | 株式会社リコー | Adjustment method of light deflector, image forming device, image display device, object device, and light deflector |
JP6759775B2 (en) * | 2016-07-04 | 2020-09-23 | 株式会社リコー | Drive device, light deflection system, light scanning system, image projection device, object recognition device, and drive method |
US11435823B2 (en) | 2017-01-20 | 2022-09-06 | AdHawk Microsystems | Eye-tracker with improved beam scanning and method therefor |
US10824229B2 (en) * | 2017-01-20 | 2020-11-03 | AdHawk Microsystems | System and method for resonant eye-tracking |
US11914768B2 (en) | 2017-01-20 | 2024-02-27 | Adhawk Microsystems Inc. | Resonant light scanner having drive-frequency control based on an electrical parameter |
US11048327B2 (en) | 2017-12-28 | 2021-06-29 | AdHawk Microsystems | Timer-based eye-tracking |
JP7172557B2 (en) * | 2018-12-19 | 2022-11-16 | 株式会社リコー | Optical deflection device, image projection device, laser headlamp and moving object |
JP7396147B2 (en) | 2020-03-19 | 2023-12-12 | 株式会社リコー | Movable devices, optical deflection devices, image projection devices, optical writing devices, object recognition devices, moving objects, head-mounted displays |
US11586285B2 (en) | 2021-02-17 | 2023-02-21 | Adhawk Microsystems Inc. | Methods and systems for forming images of eye features using a non-imaging, scanning-MEMS-based eye-tracking system |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3371654B2 (en) * | 1995-10-30 | 2003-01-27 | ソニー株式会社 | Projection display device |
US7442918B2 (en) * | 2004-05-14 | 2008-10-28 | Microvision, Inc. | MEMS device having simplified drive |
IL165212A (en) * | 2004-11-15 | 2012-05-31 | Elbit Systems Electro Optics Elop Ltd | Device for scanning light |
JP4639896B2 (en) | 2005-03-29 | 2011-02-23 | ブラザー工業株式会社 | Optical scanning device and optical scanning display device |
JP4857582B2 (en) | 2005-03-30 | 2012-01-18 | ブラザー工業株式会社 | Optical scanning device and optical scanning device control method |
DE102007021920B8 (en) | 2007-05-10 | 2011-12-29 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Apparatus for designing a micromechanical device with adapted sensitivity, method for producing a micromechanical device and a micromechanical system |
US8427727B2 (en) * | 2008-01-22 | 2013-04-23 | Alcatel Lucent | Oscillating mirror for image projection |
WO2010021215A1 (en) * | 2008-08-18 | 2010-02-25 | コニカミノルタオプト株式会社 | Image projection device |
JP5218186B2 (en) * | 2009-03-18 | 2013-06-26 | ブラザー工業株式会社 | Image display device |
-
2010
- 2010-12-01 EP EP10787395.2A patent/EP2646868A1/en not_active Withdrawn
- 2010-12-01 KR KR1020137008346A patent/KR101839008B1/en active IP Right Grant
- 2010-12-01 CN CN201080070446.1A patent/CN103238099B/en not_active Expired - Fee Related
- 2010-12-01 WO PCT/EP2010/068609 patent/WO2012072125A1/en active Application Filing
-
2013
- 2013-05-13 US US13/892,971 patent/US8848269B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20130242364A1 (en) | 2013-09-19 |
CN103238099A (en) | 2013-08-07 |
EP2646868A1 (en) | 2013-10-09 |
US8848269B2 (en) | 2014-09-30 |
CN103238099B (en) | 2016-03-23 |
WO2012072125A1 (en) | 2012-06-07 |
KR101839008B1 (en) | 2018-04-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101839008B1 (en) | A method for projecting an image | |
US10896491B2 (en) | Device and method for projecting an image | |
KR101713366B1 (en) | A Method and Device for Projecting an Image | |
JP5687880B2 (en) | Image display device | |
CN101893812B (en) | Laser projector | |
US9075246B2 (en) | Image display device having laser light scanning with a variation in scanning speed | |
JP6099332B2 (en) | Micromirror control device, micromirror control method, and image projection system | |
JP6263261B2 (en) | Method for reducing the speckle effect | |
JP2013530418A (en) | Microprojection device with anti-speckle imaging mode | |
US7938547B2 (en) | Coherent light display system | |
JP5609370B2 (en) | Image display device | |
JP2010230730A (en) | Image forming apparatus | |
JP2012145754A (en) | Image display device | |
KR100406335B1 (en) | An image presentation method and arrangement | |
JP6123877B2 (en) | Image display device | |
JP2012181479A (en) | Image forming device | |
JP5863998B2 (en) | Image display device | |
JP2005292380A (en) | Display using coherent light | |
WO2013160982A1 (en) | Image generating apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
AMND | Amendment | ||
N231 | Notification of change of applicant | ||
A201 | Request for examination | ||
AMND | Amendment | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
AMND | Amendment | ||
X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
GRNT | Written decision to grant |